(57)【要約】【課題】  内部ＥＧＲ量や内部ＥＧＲ率を高い精度で推定することを目的とする。【解決手段】  バルブタイミング可変機構が設けられた内燃機関の内部ＥＧＲ状態推定方法であって、吸排気バルブのバルブオーバラップ量と内燃機関の回転数とに基づいて内部ＥＧＲ状態の基本指標を求め、次にバルブオーバラップ量と機関回転数とに基づいて内部ＥＧＲ量が最小となるバルブオーバラップ中心位相を最小ＥＧＲ中心位相として求め、その後吸気バルブ及び排気バルブのバルブオーバラップの実中心位相と最小ＥＧＲ中心位相との偏差に応じて基本指標を補正して内部ＥＧＲ状態を推定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブと排気バルブとにそれぞれバルブの開閉タイミングを変更可能なバルブタイミング可変機構が設けられた内燃機関の内部ＥＧＲ状態推定方法であって、
上記吸気バルブ及び上記排気バルブのバルブオーバラップ状態と上記内燃機関の回転数とに基づいて上記内燃機関の内部ＥＧＲ状態の基本指標を求める内部ＥＧＲ基本指標導出工程と、
上記バルブオーバラップ状態と上記回転数とに基づいて内部ＥＧＲ率が最小となるバルブオーバラップ中心位相を最小ＥＧＲ中心位相として求める最小中心位相導出工程と、
上記吸気バルブ及び上記排気バルブのバルブオーバラップの実中心位相と上記最小ＥＧＲ中心位相との偏差を求める位相偏差導出工程と、
上記偏差に応じて上記基本指標を補正して内部ＥＧＲ状態を推定する内部ＥＧＲ状態推定工程とを有する
ことを特徴とする、内燃機関の内部ＥＧＲ状態推定方法。
【請求項２】
上記内部ＥＧＲ状態推定工程では、上記偏差に対して２次式近似特性で上記基本指標が補正される
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の内部ＥＧＲ状態推定方法。
【請求項３】
上記基本指標は、機関回転数と吸入空気量に基づいて求めた排気温度対応補正値に応じて補正される
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の内部ＥＧＲ状態推定方法。
【請求項４】
上記基本指標は、機関回転数と吸入空気量に基づいて求めた排圧対応補正値に応じて補正される
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の内部ＥＧＲ状態推定方法。
【請求項５】
上記基本指標は、吸気圧と排気圧とに基づいて求めた補正値に応じて補正される
ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の内部ＥＧＲ状態推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室で燃焼したガスのうち排気弁や吸気弁から再び燃焼室に流入する内部ＥＧＲガスの流量（ＥＧＲ量）又は新気に対する割合（ＥＧＲ率）を推定する、内部ＥＧＲ状態推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関（エンジン）の吸気弁（又は吸気バルブという）及び排気弁（又は排気バルブという）の開閉タイミングを変更可能なバルブタイミング可変機構（いわゆるＶＶＴ：Variable Valve Timing mechanism）が広く知られている。
そして、このようなバルブタイミング可変機構により、エンジンの運転状態に応じて吸気弁や排気弁の開閉タイミングを変更することで、例えばアイドル時には燃費向上に適したバルブ開閉タイミングに変更したり、高負荷時には出力特性を重視したバルブ開閉タイミングに変更したりすることが可能となる。
【０００３】
ところで、エンジンの燃焼ガス（排ガス）は排気弁を介して排気ポートに排出されるが、すべての排ガスが燃焼室から排出されるのではなく、一部は排気ポートから排気弁を介して逆流したり、また吸気ポートに一旦排出されてから新気とともに燃焼室に流入したりすることが考えられる。これは、排気弁の閉弁タイミングが上死点以降となっていたり、吸気弁の開弁タイミングが上死点前となっていたりする場合に生じるものであって、このように一旦燃焼したガスのうち再び筒内（燃焼室）に流入するガスを一般に内部ＥＧＲという。
【０００４】
このような内部ＥＧＲ量を推定する手法として、従来より種々の提案がなされているが、内部ＥＧＲ量は、吸気弁と排気弁とがともに開いている期間（以下、バルブオーバラップという）に応じて変化するため、バルブオーバラップが変更されるようなＶＶＴ機構を備えたエンジンでは、内部ＥＧＲ量を推定するにはバルブオーバラップが重要なパラメータとなる。
【０００５】
そして、このような内部ＥＧＲ量の推定手法としては、例えばバルブオーバラップ無しでの内部ＥＧＲ量の基本値を算出しておき、バルブオーバラップ時は、オーバラップ時間とその中心クランク角を考慮して算出した増量補正分を、前記基本値に加算して内部ＥＧＲ量を算出するようにした技術が知られている（特許文献１参照）。
ここで、この増量補正に関しては、具体的には排気弁閉時期が排気上死点前のときは、オーバラップ時間に対応して基本補正値が設定され、この基本補正値が補正量として設定される。また、排気弁閉時期が排気上死点後にあるときは、該閉時期の該排気上死点からの遅角量と比例する値（減少補正値）を算出し、前記基本補正値から減少補正値を引いた値が補正量として設定される。
【特許文献１】特開２００１−２２１１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この従来の技術では、排気弁の閉時期を基準として、この排気弁閉時期と上死点との関係にしか注目していないため、エンジンの運転状態の変化に的確に対応した推定を行うのが困難であった。すなわち、中心クランク角は吸気弁の開時期と排気弁の閉時期との中間のクランク角であるが、この技術では、吸気弁の開弁タイミングが考慮されておらず、したがって、オーバラップの中心クランク角が不正確なものとなる。
【０００７】
特に、吸気弁側にＶＶＴ機構をそなえたエンジンであれば、吸気弁の開弁タイミングは運転状態に応じて適宜変更されることになるので、上述のように排気弁の閉弁タイミングのみで補正値を設定しても、正確な中心クランク角を求めることはできない。
したがって、従来の技術ではＶＶＴ機構を備えたエンジンでは内部ＥＧＲ量や内部ＥＧＲ率を高い精度で推定することができないという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、内部ＥＧＲ量や内部ＥＧＲ率を高い精度で推定できるようにした、内燃機関の内部ＥＧＲ状態推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、本発明の内燃機関の内部ＥＧＲ状態推定方法は、吸気バルブと排気バルブとにそれぞれバルブの開閉タイミングを変更可能なバルブタイミング可変機構が設けられた内燃機関の内部ＥＧＲ状態推定方法であって、上記吸気バルブ及び上記排気バルブのバルブオーバラップ状態と上記内燃機関の回転数とに基づいて上記内燃機関の内部ＥＧＲ状態の基本指標を求める内部ＥＧＲ基本指標導出工程と、上記バルブオーバラップ状態と上記回転数とに基づいて内部ＥＧＲ量が最小となるバルブオーバラップ中心位相を最小ＥＧＲ中心位相として求める最小中心位相導出工程と、上記吸気バルブ及び上記排気バルブのバルブオーバラップの実中心位相と上記最小ＥＧＲ中心位相との偏差を求める位相偏差導出工程と、上記偏差に応じて上記基本指標を補正して内部ＥＧＲ状態を推定する内部ＥＧＲ状態推定工程とを有することを特徴としている（請求項１）。
【００１０】
また、上記内部ＥＧＲ状態推定工程では、上記偏差に対して２次式近似特性で上記基本指標が補正されることを特徴としている（請求項２）。
また、上記基本指標は、機関回転数と吸入空気量に基づいて求めた排気温度対応補正値に応じて補正されることを特徴としている（請求項３）。
また、上記基本指標は、機関回転数と吸入空気量に基づいて求めた排圧対応補正値に応じて補正されることを特徴としている（請求項４）。
【００１１】
また、上記基本指標は、吸気圧と排気圧とに基づいて求めた補正値に応じて補正される
ことを特徴としている（請求項５）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の内燃機関の内部ＥＧＲ状態推定方法は、内部ＥＧＲの基本指標をバルブオーバラップ中心位相に応じて補正して内部ＥＧＲ状態を推定するので、バルブタイミング可変機構を備えたエンジンの内部ＥＧＲ状態を高い精度で求めることができる（請求項１）。
また、バルブオーバラップの実中心位相と最小ＥＧＲ中心位相との偏差に対して２次式近似特性で上記基本指標が補正されるので、比較的容易に内部ＥＧＲ状態を求めることができる。したがって、計算ロジックも簡素化することができる（請求項２）。
【００１３】
また、基本指標を排気温度を考慮して補正するので、内部ＥＧＲ状態を高い精度で求めることができる（請求項３）。
また、基本指標を排圧を考慮して補正するので、内部ＥＧＲ状態を高い精度で求めることができる（請求項４）。
また、上記基本指標を吸気圧と排気圧とを考慮して補正するので、内部ＥＧＲ状態を高い精度で求めることができる（請求項５）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面により、本発明の一実施形態にかかる内燃機関の内部ＥＧＲ状態推定方法について説明すると、図１は本発明が適用される内部ＥＧＲ状態推定装置を示す模式的なブロック図、図２はバルブオーバラップ中心位相に対する内部ＥＧＲ量の変化を示す図、図３はバルブリフトの特性を示す図、図４は内部ＥＧＲ状態推定方法について具体的に説明するためのフローチャートである。
【００１５】
まず最初に内部ＥＧＲ状態推定装置について説明すると、本装置は内燃機関（エンジン）に付設されて当該エンジンの内部ＥＧＲ率及び／又は内部ＥＧＲ量を推定する装置であって、主に図１に示すように、ＥＣＵ（コントローラ）１００の内部に構成されている。なお、以下では、内部ＥＧＲ率及び内部ＥＧＲ量をまとめて内部ＥＧＲ状態といい、内部ＥＧＲを単にＥＧＲともいう。
【００１６】
図１に示すように、ＥＣＵ１００には、内部ＥＧＲ状態の基本指標を求める内部ＥＧＲ基本指標導出部１と、上記基本指標に対して排気温度に応じた補正値ｋ１を設定する排気温度対応補正値設定部２と、上記基本指標に対して排気圧力（以下、単に排圧という）に応じた補正値ｋ２を設定する排圧対応補正値設定部３と、上記基本指標に対して吸気圧力に応じた補正値ｋ３を設定する吸気圧対応補正値設定部４と、上記基本指標に対してバルブオーバラップ（ＶＯＬ）の中心位相に対応した補正値ｋ４を設定するＶＯＬ中心位相対応補正値設定部５が設けられている。
【００１７】
そして、この内部ＥＧＲ状態推定装置では、下式（１）に示すように、内部ＥＧＲ基本指標導出部１で設定された基本指標Ｑ０に対して、上記の各補正値ｋ１〜ｋ４をそれぞれ乗じることで最終的な内部ＥＧＲ量Ｑ２を算出するようになっている。
Ｑ２＝ｋ１・ｋ２・ｋ３・ｋ４・Ｑ０      ・・・（１）
また、このようにして内部ＥＧＲ量Ｑ２が算出されると、新気量Ｑａに基づき下式（２）により内部ＥＧＲ率Ｒ２が算出されるようになっている。
Ｒ２＝（Ｑ２／Ｑａ）・１００      ・・・（２）
以下、詳細に説明すると、このＥＣＵ１００には、いずれも図示はしないがエンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ、吸気量を検出するエアフローセンサ（ＡＦＳ）、吸気流量を検出する吸気圧センサ等が接続されており、これらのセンサからの情報がＥＣＵ１００に入力されるようになっている。
【００１８】
なお、ＡＦＳからの吸気流量情報は体積効率Ｅｖに変換されて負荷情報として用いられるようになっている。また、吸気圧は、本実施形態ではインテークマニホールドマニホールド（インマニ）内の圧力を用いており、このため、以下では吸気圧をインマニ圧、又は単にマニ圧という。
ところで、このエンジンには吸気バルブ（吸気弁）及び排気バルブ（排気弁）のバルブの開閉タイミングを変更可能なバルブタイミング可変機構（以下、ＶＶＴ機構）が付設されている（図示省略）。このＶＶＴ機構は、吸気バルブの開閉タイミングを変更可能な吸気側ＶＶＴ機構と、排気バルブの開閉タイミングを変更可能な排気側ＶＶＴ機構とから構成されており、これらの吸気側及び排気側のＶＶＴ機構はそれぞれ独立して制御可能に構成されている。
【００１９】
また、本実施形態においては、各ＶＶＴ機構は、バルブ開閉期間を変更することなく開弁タイミング及び閉弁タイミングを連続的に変更可能に構成されている。具体的には、クランク角に対してカム角の位相を遅角させたり進角させたりすることができるように構成されており、これにより、図３に示すように、バルブリフト特性線の形状を変更することなく吸気側と排気側とのバルブリフト特性の位相が変更されるようになっている。
【００２０】
したがって、ＶＶＴ機構が作動することによりバルブオーバラップ（図３のＶＯＬ：ＩＯ〜ＥＣ参照）及び、バルブオーバラップＶＯＬ中心の上死点（ＴＤＣ）に対する位相（以下、ＶＯＬ中心位相という。図３のＶＯＬ中心参照）が変更されるようになっている。
なお、図３におけるＥＯは排気弁の開弁時期、ＥＣは排気弁の閉弁時期、ＩＯは吸気弁の開弁時期、ＩＣは吸気弁の閉弁時期である。また、このようなＶＶＴ機構自体はすでに公知の技術であるので、ＶＶＴ機構の構造についての詳しい説明は省略する。
【００２１】
また、ＶＶＴ機構の作動はＥＣＵ１００内のＶＶＴ機構制御部（図示省略）からの制御信号に基づいて実行されるようになっており、このような制御信号に基づいて、ＶＶＴ機構のアクチュエータの作動が制御されることにより、吸気弁及び排気弁の作動特性が変更されるようになっている。
また、このＶＶＴ機構制御部には、吸気弁及び排気弁の開弁タイミング（ＩＯ，ＥＯ）又は閉弁タイミング（ＩＣ，ＥＣ）等の情報がフィードバックされるようになっており、ＶＶＴ機構制御部では、これらの情報からバルブオーバラップやＶＯＬ中心位相を算出するようになっている。なお、これらバルブオーバラップやＶＯＬ中心位相をまとめてオーバラップ状態という。
【００２２】
そして、本装置では、このようなＶＯＬ中心位相に応じて、内部ＥＧＲ状態の推定値が補正されるようになっている。なお、この点についての詳細は後述する。
次に、内部ＥＧＲ状態の推定方法について説明すると、まず、ＥＣＵ１００の内部ＥＧＲ基本指標導出部１において、エンジン回転数ＮｅとバルブオーバラップＶＯＬとに基づき基本ＥＧＲ量（基本指標）Ｑ０が設定される。
【００２３】
この内部ＥＧＲ基本指標導出部１には、エンジン回転数ＮｅとバルブオーバラップＶＯＬをパラメータとした２次元のマップが記憶されており、このマップから現在のエンジン運転状態における内部ＥＧＲ量の推定値の基本となる基本ＥＧＲ量Ｑ０が設定されるようになっている。
ここで、内部ＥＧＲ基本指標導出部１に記憶されたマップは、基本的にはバルブオーバラップが増大するほど内部ＥＧＲ量が増大するような特性に設定されている。つまり、排気行程では排気ポートに排ガスが排出されるが、排気弁の閉弁が上死点以降であれば、続く吸気行程の初期に筒内（燃焼室内）の負圧で排ガスが排気ポートから還流され、また、吸気弁の開弁が上死点以前であれば、排気行程の後半に吸気弁の開弁と同時に吸気ポート側に排出された排ガスが続く吸気行程で再び筒内に還流されることになるからである。そして、このような還流量は、一般的にバルブオーバラップが増大するほど増大することになる。そこで、ここではバルブオーバラップが増大するほど内部ＥＧＲ量が増大するような特性に設定しているのである。
【００２４】
また、このマップでは、エンジン回転数Ｎｅが上昇するほど内部ＥＧＲ量が低下するような特性に設定されている。これは、エンジン回転数Ｎｅが上昇するほど、排気ポートに滞留している排ガスに対して吸気負圧が作用する時間が短くなり、慣性による還流が得られにくくなるからである。
次に、排気温度対応補正値設定部２において、排気温度に応じた補正値（排気温度対応補正値）ｋ１が設定される。なお、本実施形態においては、排気温度はエンジン回転数Ｎｅと体積効率（負荷）Ｅｖとをパラメータとして推定されるようになっており、推定された排気温度に応じて排気温度対応補正値ｋ１が設定されるようになっている。
【００２５】
つまり、排気温度対応補正値設定部２には、エンジン回転数Ｎｅと体積効率（負荷）Ｅｖとをパラメータとする２次元マップが設けられており、このマップに排気温度及びこの排気温度対応補正値ｋ１が記憶されている。そして、エンジン回転数Ｎｅと体積効率（負荷）Ｅｖとから補正値ｋ１が設定されるようになっている。
ここで、一般に排気温度が高温となるほど排気の密度が低下するので、排気側から筒内に流入するＥＧＲ量が低下することになる。そこで、排気温度対応補正値設定部２では、基本的には排気温度が高くなるほど、補正値ｋ１を小さくするような特性に２次元マップが設定されている。なお、排気経路上に温度センサを設け、排気温度を直接検出するようにしても良い。
【００２６】
次に、排圧対応補正値設定部３において、排圧に応じた補正値（排圧対応補正値）ｋ２が設定される。この排圧対応補正値設定部３では、上述の排気温度対応補正値設定部２と同様に、エンジン回転数Ｎｅ及び体積効率Ｅｖから排圧を求めるマップが設けられており、これらのパラメータから排圧及び排圧に対応した補正値ｋ２が設定されるようになっている。
【００２７】
また、排圧対応補正値設定部３では、排圧が高くなるほど補正値ｋ２が大きくなるような特性に設定されている。これは、排圧が高くなるほど、排気ポートから筒内に逆流する排ガス量は増加するからである。なお、排気経路上に圧力センサを設け、排気圧力を直接検出するようにしても良い。
次に、吸気圧対応補正値設定部４において、マニ圧（吸気圧力）に応じた補正値（吸気圧対応補正値）ｋ３が設定される。
【００２８】
ここで、図１に示すように、吸気圧対応補正値設定部４はマニ圧と排圧とからマニ圧補正値ｋ3aを設定する第１補正部４ａと、このマニ圧補正値ｋ3aに対する補正値ｋ3bを設定する第２補正部４ｂとを有している。また、この第１補正部４ａにはマニ圧と排圧とに対応した補正値ｋ3aを格納した２次元マップが記憶されており、このマップから、マニ圧及び排圧に基づいて補正値ｋ3aが読み出されるようになっている。なお、排圧は上記排圧対応補正値設定部３で得られた値が適用されるようになっている。
【００２９】
また、第２補正部４ｂはエンジン回転数とバルブオーバラップとに対応した補正値ｋ３ｂを格納した２次元マップが記憶されており、第１補正部４ａと同様に、このマップから、エンジン回転数Ｎｅ圧及びバルブオーバラップＶＯＬに基づいて補正値ｋ3bが読み出されるようになっている。
そして、吸気圧対応補正値設定部４では、これらの補正値ｋ3a，ｋ3bから下式に基づいて吸気圧対応補正値ｋ３が設定されるようになっている。
ｋ３＝ｋ3a・ｋ3b＋１
そして、このようにして各補正値ｋ１，ｋ２，ｋ３が設定されると、内部ＥＧＲ基本指標導出部１で設定された基本ＥＧＲ量Ｑ０に対して、これらの補正値を乗じた値が算出される。なお、この値をここではＱ１（＝Ｑ０・ｋ１・ｋ２・ｋ３）とする。
【００３０】
次に、本装置の要部であるＶＯＬ中心位相対応補正値設定部５について説明すると、上述したように、このＶＯＬ中心位相対応補正値設定部５は、バルブオーバラップＶＯＬの中心位相に対応した補正値（ＶＯＬ中心位相対応補正値）ｋ４を設定するものであって、この補正値ｋ４を上記のＱ１に乗じることで最終的な内部ＥＧＲの推定量Ｑ２が算出される。
【００３１】
ここで、このようなバルブオーバラップＶＯＬの中心位相に対応した補正値ｋ４を設定する必要性について説明する。
上述したように、内部ＥＧＲ基本指標導出部１では、バルブオーバラップＶＯＬをパラメータとして基本ＥＧＲ量を求めているものの、ＶＯＬ中心位相については何ら考慮されていない。なお、内部ＥＧＲ基本指標導出部１で用いられるマップは、ＶＯＬ中心位相＝０°ＢＴＤＣとした場合における基本ＥＧＲ量を表している。
【００３２】
一方、図２はエンジン回転数Ｎｅ及びバルブオーバラップＶＯＬをいずれも一定値（例えばＮｅ＝１５００ｒｐｍ，ＶＯＬ＝４０°）に保持しておき、ＶＯＬ中心位相のみを変化させた場合の内部ＥＧＲ量を実験的に求めた図である。なお、図２中において、横軸のＡは内部ＥＧＲ量が最小となるＶＯＬ中心位相、Ｘ１は基本ＥＧＲマップにおけるＶＯＬ中心位相（＝０°ＢＴＤＣ）、Ｘ２は実際のＶＯＬ中心位相である。また、縦軸は内部ＥＧＲ量が最小となるＶＯＬ中心位相（最小ＥＧＲ中心位相）Ａにおける内部ＥＧＲ量に対する比を示している。
【００３３】
この図２に示すように、バルブオーバラップが同一であっても、ＶＯＬ中心位相によって内部ＥＧＲ量は大きく異なることが分かる。また、図示するように、内部ＥＧＲ量は、ＶＯＬ中心位相に対して２次曲線的な特性となることも分かる。
なお、２次近似曲線は下式のような式で表すことができる。
Ｙ＝Ｋ（Ｘ―Ａ）2＋１（Ｋ，Ａは定数）
そこで、図２に示すような２次近似曲線の特性（Ｋ，Ａ）を予め記憶しておき、この２次近似曲線からバルブオーバラップに対応した補正値ｋ４を求め、この補正値ｋ４に基づいて内部ＥＧＲ量を高い精度で推定するようにしているのである。
【００３４】
このため、ＶＯＬ中心位相対応補正値設定部５には、内部ＥＧＲ量が最小となるＶＯＬ中心位相（以下、最小ＥＧＲ中心位相）Ａを求める最小中心位相設定部６と、バルブオーバラップの実中心位相と上記最小ＥＧＲ中心位相との偏差を求める位相偏差算出部７と、この偏差に対して２次式近似特性で基本ＥＧＲ量を補正するべく２次近似係数Ｋを設定する２次近似係数設定部８と、ＶＯＬ中心位相０°における基本ＥＧＲ量に対する比Ｙ１を設定する基本ＥＧＲ量比設定部９とが設けられている。
【００３５】
そして、これらの各部において、上記２次近似曲線の式の定数Ｋ，Ａが同定されるとともに、Ｘに現在のバルブオーバラップを代入することで、最小ＥＧＲ位相ＡでのＥＧＲ量に対する比Ｙが算出されるようになっている。
以下、各部について詳しく説明すると、最小中心位相設定部６は、現在のバルブオーバラップＶＯＬにおいて、内部ＥＧＲ量が最小となるＶＯＬ中心位相Ａ（図２におけるＡ参照）を求めるものである。また、最小ＥＧＲ中心位相ＡはバルブオーバラップＶＯＬとエンジン回転数Ｎｅとの２次元マップとして予め記憶されており、エンジン回転数Ｎｅ及びバルブオーバラップＶＯＬに応じてマップから読み出されるようになっている。
【００３６】
そして、最小中心位相設定部６で最小ＥＧＲ中心位相Ａが設定されると、次に、位相偏差算出部７において、バルブオーバラップの実中心位相Ｘ２と上記最小ＥＧＲ中心位相Ａとの偏差が算出される。なお、このバルブオーバラップの実中心位相Ｘ２は上述したＶＶＴ機構制御部（図示省略）により算出される。また、その後、算出された偏差が２乗されて、（Ｘ２−Ａ）2が出力される。
【００３７】
一方、２次近似係数設定部８において、２次近似係数Ｋが設定される。ここで、２次近似係数ＫはバルブオーバラップＶＯＬとエンジン回転数Ｎｅとの２次元マップとして予め記憶されており、エンジン回転数Ｎｅ及びバルブオーバラップＶＯＬに応じてマップから読み出されるようになっている。
そして、このような２次近似係数Ｋを上述の偏差の２乗に掛けて、さらに１を加算することで、Ｋ（Ｘ２−Ａ）2＋１＝Ｙ２（実ＥＧＲ量比）を得ることができる。
【００３８】
次に、基本ＥＧＲ量比設定部９により、ＶＯＬ中心位相０°における基本ＥＧＲ量に対する比（基本ＥＧＲ量比）Ｙ１が設定される。ここで、基本ＥＧＲ量比Ｙ１は、図２に示すように、Ｘ１点（ＶＯＬ位相中心＝０°）におけるＥＧＲ量比であって、上述のＫとＡとが求まれば、上記２次近似式にＸ１（＝０°）を代入することで求めることができる。
そこで、基本ＥＧＲ量比設定部９では、エンジン回転数ＮｅとバルブオーバラップＶＯＬとに基づいて一旦ＫとＡとを求めるとともに、実ＥＧＲ量比Ｙ２を算出したときと同様の手順で基本ＥＧＲ量比Ｙ１が算出されるようになっている。なお、Ｘ１は常に位相＝０°の点であるので、エンジン回転数ＮｅとバルブオーバラップＶＯＬとをパラメータとして、基本ＥＧＲ量比Ｙ１を上記の定数Ｋ，Ａと同様にマップ化しておいてもよい。そして、この実ＥＧＲ量比Ｙ２を基本ＥＧＲ量比Ｙ１で割った値（Ｙ２／Ｙ１）が補正値ｋ４として算出される。
【００３９】
ここで、このようにして補正値ｋ４を算出する理由について簡単に説明すると、図２からも分かるように、上述した実ＥＧＲ量比Ｙ２は最小ＥＧＲ中心位相Ａにおける内部ＥＧＲ量（＝１．０）に対する比であって、Ｘ１点における内部ＥＧＲ量に対する比ではない。
一方、内部ＥＧＲ基本指標導出部１のマップでは、Ｘ１点（ＶＯＬ位相中心＝０°）におけるＥＧＲ量として基本ＥＧＲ量Ｑ０が設定される。
【００４０】
そこで、オーバラップ中心位相に対応した補正を行うには、Ｘ１点におけるＥＧＲ量に対する実ＥＧＲ量の比を算出する必要がある。そして、この値を補正値ｋ４として基本ＥＧＲ量に乗じることで、バルブオーバラップの位相中心をも考慮した正確なＥＧＲ量を推定することができるようなる。
このため、ＶＯＬ中心位相対応補正値設定部５では、Ｙ２／Ｙ１（＝ｋ４）を算出することで、Ｘ１点での基本ＥＧＲ量に対するＹ２点での内部ＥＧＲ量の比、即ち、Ｘ１点における基本ＥＧＲ量を１としたときの現在の実ＥＧＲ量の比を求めることができ、これを基本ＥＧＲ量に乗じることにより、ＶＶＴ機構によるバルブオーバラップの位相中心の変動を考慮した内部ＥＧＲ量の推定が可能となるのである。
【００４１】
また、ＥＣＵ１００には、内部ＥＧＲ率算出部１０が設けられており、内部ＥＧＲ率算出部１０では、推定された内部ＥＧＲ量Ｑ２を新気量Ｑａで割って、その値を百分率で表すことにより内部ＥＧＲ率が算出されるようになっている。
さらには、図示するように、ＥＣＵ１００にはエンジンの基本点火時期を設定する基本点火時期設定手段２１及び基本点火時期に対する補正量を設定する点火時期補正量設定手段２２が設けられている。
【００４２】
このうち、基本点火時期設定手段２１ではエンジン回転数Ｎｅと体積効率（負荷）Ｅｖとに応じて基本点火時期が設定されるようになっている。また、点火時期補正量設定手段２２では内部ＥＧＲ率算出部１０で算出された内部ＥＧＲ率とエンジン回転数Ｎｅと体積効率（負荷）Ｅｖとに応じて点火時期補正量を算出するものであって、上記基本点火時期にこの点火時期補正量を加えたものが最終的な点火時期として出力されるようになっている。
【００４３】
次に、本発明の内部ＥＧＲ状態推定方法について図４のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ１０において、エンジン回転数Ｎｅ，負荷（体積効率）Ｅｖ，バルブオーバラップＶＯＬ，インマニ圧，ＶＯＬ中心位相等が読み込まれる。
その後、ステップＳ２０に進み、エンジン回転数Ｎｅ及び負荷Ｅｖに応じて内部ＥＧＲ基本指標導出部１のマップから内部ＥＧＲ量（基本ＥＧＲ量；内部ＥＧＲ基本指標）Ｑ０が推定される。なお、このマップでは、ＶＯＬ中心位相＝０°のときの内部ＥＧＲ量がマッピングされている（内部ＥＧＲ基本指標導出工程）。
【００４４】
また、ステップＳ３０において、エンジン回転数Ｎｅ及び負荷Ｅｖに応じて排気温度対応補正値設定部２内のマップから排気温度対応補正値ｋ１が読み出され（排気温度対応補正値導出工程）、続くステップＳ４０において、エンジン回転数Ｎｅ及び負荷Ｅｖに応じて排圧対応補正値設定部３内のマップから排圧対応補正値ｋ２が読み出される（排圧対応補正値導出工程）。
【００４５】
また、次のステップＳ５０では、インマニ圧，排圧，エンジン回転数Ｎｅ及びバルブオーバラップＶＯＬに基づいて吸気圧対応補正値ｋ３が設定される。このステップＳ５０では、詳細には、まず吸気圧対応補正値設定部４の第１補正部４ａのマップからインマニ圧と排圧とに応じて補正値ｋ3aが読み出され、また、第２補正部４ｂのマップからエンジン回転数Ｎｅ及びバルブオーバラップＶＯＬに応じて補正値ｋ3bが読み出される。そして、これらの補正値ｋ3a，ｋ3bの積に１を加算した値がｋ３として設定される。
【００４６】
次に、ステップＳ６０に進み、基本ＥＧＲ量Ｑ１を各補正値ｋ１〜ｋ３を用いて補正することにより、ＶＯＬ中心位相０°におけるＥＧＲ量（図２のＸ１点におけるＥＧＲ量）Ｑ１が算出される。つまり、ここでは下式によりＸ１点におけるＥＧＲ量が推定される。
Ｑ１＝Ｑ０・ｋ１・ｋ２・ｋ３
また、ステップＳ７０において、最小中心位相設定部６において、現在のバルブオーバラップＶＯＬ及びエンジン回転数Ｎｅのときに内部ＥＧＲ量が最小となるようなバルブオーバラップＶＯＬの中心位相（最小ＥＧＲ中心位相）Ａが設定される（最小中心位相導出工程）。
【００４７】
次に、ステップＳ８０において、現在のＶＯＬ中心位相Ｘ２と最小ＥＧＲ中心位相Ａとの偏差（Ｘ２−Ａ）が算出される（位相偏差導出工程）。
そして、ステップＳ９０で上記偏差に基づいて最小ＥＧＲ量を１としたときの現在ＥＧＲ量の比Ｙ２が下式により算出される。
Ｙ２＝Ｋ（Ｘ２−Ａ）2−１
次に、ステップＳ１００において、ＶＯＬ中心位相Ｘ１（＝０°）のときの比Ｙ１が下式により算出される。
Ｙ１＝Ｋ（Ｘ１−Ａ）2−１＝ＫＡ2−１
そして、ステップＳ１１０において、Ｙ１に対するＹ２の比Ｙ２／Ｙ１が算出され、この値がＶＯＬ中心位相対応補正値ｋ４として出力される。つまり、ＶＯＬ中心位相とＥＧＲ量との関係は図２に示すような２次式の特性で近似することができるので、この２次近似式により、ＶＯＬ中心位相０°でのＥＧＲ量Ｙ１に対する実ＶＯＬ中心位相Ｘ２でのＥＧＲ量Ｙ２の比を求め、この値が補正値ｋ４として算出されるのである。換言すると、このＶＯＬ中心位相対応補正値ｋ４はＶＯＬ中心位相Ｘ１（＝０°）における内部ＥＧＲ量を基準とした実ＥＧＲ量の比である。
【００４８】
次に、ステップＳ１２０において、Ｘ１点におけるＥＧＲ量Ｑ１がステップＳ１１０で得られた補正値ｋ４で下式により補正され、内部ＥＧＲ量Ｑ２が算出される。
Ｑ２＝Ｑ１・ｋ４＝＝Ｑ０・ｋ１・ｋ２・ｋ３・ｋ４
そして、ステップＳ１３０において、推定された内部ＥＧＲ量から内部ＥＧＲ率が算出される。なお、上記ステップＳ９０〜ステップＳ１３０が内部ＥＧＲ状態推定工程として機能する。
【００４９】
以上、詳述したように、本発明の内燃機関の内部ＥＧＲ状態推定方法によれば、バルブオーバラップの中心位相に対応した補正値ｋ４を設定し、バルブオーバラップとエンジン回転数Ｎｅとに応じて設定される基本ＥＧＲ量を上記補正値ｋ４で補正することにより、内部ＥＧＲ状態をバルブオーバラップの中心位相を考慮して推定することができ、これにより高い精度で内部ＥＧＲ状態を推定することができる。
【００５０】
また、バルブオーバラップの実中心位相Ｘ２と最小ＥＧＲ中心位相Ａとの偏差に対して２次式近似特性で基本ＥＧＲ量を補正するので、比較的容易に内部ＥＧＲ状態を求めることができ、ＥＣＵ１００内の計算ロジックも簡素化することができる。
また、基本ＥＧＲ量を排気温度，吸気圧及び排気圧等を考慮して補正するので、内部ＥＧＲ状態をさらに高い精度で求めることができる。
【００５１】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、２次近似係数設定部８と最小中心位相設定部６とを１つのマップにまとめても良い。つまり、２次近似係数Ｋも最小ＥＧＲ中心位相Ａもエンジン回転数ＮｅとバルブオーバラップＶＯＬとが求まると一義的に決まるので、これらの値をパラメータとして１つのマップに記憶するようにしてもよい。
【００５２】
また、排気温度対応補正値設定部２と排圧対応補正値設定部３とでは、ともにエンジン回転数Ｎｅと体積効率（負荷）Ｅｖとをパラメータとして補正値ｋ１，ｋ２が設定されるので、排気温度対応補正値設定部２及び排圧対応補正値設定部３を１つのマップとして構成しても良い。
また、本実施形態では吸気側及び排気側の両方にＶＶＴ機構が設けられた場合について説明したが、ＶＶＴ機構は吸気側及び排気側の少なくとも一方に設けられていれば良い。また、上述ではＶＶＴ機構として、バルブリフト量を変更せずにバルブリフト特性線の位相を変更可能なタイプのＶＶＴ機構を適用した場合について説明したが、少なくともバルブオーバラップを変更可能であれば、他のタイプのＶＶＴ機構を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の内部ＥＧＲ状態推定方法を適用したＥＧＲ状態推定装置を示す模式的なブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の内部ＥＧＲ状態推定方法について説明するための図であって、バルブオーバラップの中心位相とＥＧＲ量との関係を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の内部ＥＧＲ状態推定方法について説明するための図であって、バルブリフトの特性を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の内部ＥＧＲ状態推定方法について具体的に説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５４】
１    内部ＥＧＲ基本指標導出部
２    排気温度対応補正値設定部
３    排圧対応補正値設定部
４    吸気圧対応補正値設定部
５    ＶＯＬ中心位相対応補正値設定部
６    最小中心位相設定部
７    位相偏差算出部
８    ２次近似係数設定部
９    基本ＥＧＲ量比設定部
１０    内部ＥＧＲ率算出部
【図１】
2006189013.tif 000003
【図２】
2006189013.tif 000004
【図３】
2006189013.tif 000005
【図４】
2006189013.tif 000006